La interferencia electromagnética EMI, que puede dañar los teléfonos inteligentes, tabletas, chips, drones, dispositivos portátiles e incluso la salud humana y de los aviones, está aumentando con la proliferación explosiva de dispositivos que la generan. El mercado de soluciones de bloqueo EM, que emplease espera que los materiales conductores o magnéticos superen los $ 7 mil millones para 2022.
Andre Taylor, profesor asociado de ingeniería química y biomolecular en la Facultad de Ingeniería Tandon de la NYU, junto con un equipo que incluía a Yury Gogotsi, Distinguished University y Charles T. y Ruth M. Bach Profesor de Ciencia e Ingeniería de Materiales en la Universidad de Drexel, yMenachem Elimelech, Roberto C. Goizueta, Profesor de Ingeniería Química y Ambiental de la Universidad de Yale, utilizó una técnica innovadora para producir películas compuestas de bloqueo EMI de costo relativamente bajo.
El estudio, "Montaje capa por capa de películas compuestas de nanotubos de carbono MX semitransparentes semitransparentes para el blindaje de interferencia electromagnética de próxima generación", aparece en la edición del 31 de octubre de 2018 de Materiales funcionales avanzados . Los autores principales incluyen Guo-Ming Weng, becario postdoctoral en NYU Tandon, y Jinyang Li, profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad Jiaotong del Sudoeste, Chengdu, China.
Para diseñar las películas, el equipo empleó el procesamiento capa por capa de espray-rociado SSLbL, un método que Taylor fue pionero en 2012. El sistema emplea cabezales rociadores montados encima de una máquina de recubrimiento por centrifugación que depositan monocapas secuenciales de nanómetros de carga opuestacompuestos en un componente, produciendo películas de alta calidad en mucho menos tiempo que con los métodos tradicionales, como el recubrimiento por inmersión.
El proceso les permitió crear una película de protección EMI semitransparente flexible que comprende cientos de capas alternas de nanotubos de carbono CNT, un carburo de titanio con carga opuesta llamado MXene, una familia de escamas de carburo diseñadas por primera vez por Gogotsi, ypolielectrolitos. Taylor explicó que esas características de carga confieren beneficios más allá del blindaje EMI.
"Mientras trabajábamos para discernir los roles que desempeñan los diferentes componentes", dijo, "descubrimos que la fuerte unión electrostática y de hidrógeno entre las capas de CNT y MXene con carga opuesta confieren alta resistencia y flexibilidad". Agregó que MXene tiene los beneficios doblesde ser adsorbente se adhiere fácilmente a una superficie y conductivo, lo cual es importante para bloquear EMI ". Y dado que la película en sí es semitransparente, tiene la ventaja de ser aplicable como blindaje EMI para dispositivos con pantallas de visualización, comocomo teléfonos inteligentes. Otros tipos de escudos, por ejemplo, de metal, son opacos. El blindaje es bueno, pero el blindaje que permite la entrada de luz visible es aún mejor ".
El método SSLbL también confiere control a nivel nanométrico sobre la arquitectura de la película, lo que permite a los fabricantes cambiar calificaciones específicas, como conductividad o transparencia, porque permite cambios discretos en la composición de cada capa. Por el contrario, las películas que comprenden una monocapala mezcla de nanopartículas, polielectrolitos y grafeno en una matriz no puede modificarse de esta manera. Además de la alta estabilidad, flexibilidad y semitransparencia, las películas compuestas MXene-CNT también demostraron alta conductividad, una propiedad crítica para el blindaje electromagnético porque disipa los pulsos EM a través de la película.superficie, debilitándolo y dispersándolo.
Si bien los fabricantes han mostrado interés en el blindaje EMI hecho de nanotubos de carbono y grafeno combinados con compuestos de polímeros conductores, hasta ahora era difícil encontrar un medio relativamente rápido y económico para crear una mezcla óptima de estas cualidades en una película delgada y flexible, explicó Taylor.
"El interés principal en agregar materiales de carbono al blindaje era agregar vías conductoras a través de la película", dijo Taylor. "Pero el sistema SSLbL también es mucho más rápido que el recubrimiento por inmersión tradicional, en el que un componente a proteger se sumerge repetidamenteun material, enjuagado, luego sumergido nuevamente en otra capa, y así sucesivamente. Eso lleva días. Nuestro sistema puede crear cientos de capas dobles de MXene y CNT alternadas en minutos ".
Mientras que la pulverización por rotación limita el tamaño de los componentes, Taylor dijo que, en teoría, el sistema podría crear blindaje EMI para dispositivos y componentes de diámetro equivalente a las obleas de 12 pulgadas, para las cuales el revestimiento por rotación se emplea con frecuencia como mecanismo de recubrimiento enla industria de semiconductores.
"Es menos costoso producirlo de esta manera y más rápido debido a la conexión más estrecha entre los materiales, y el proceso LbL facilita la disposición controlada y el ensamblaje de materiales dispares nanoestructurados mucho mejor que simplemente depositar capas repetidas de una mezcla en varios componentes.Uno puede imaginar el ajuste de las propiedades deseadas de una película delgada de función cruzada utilizando una amplia gama de parámetros, materiales nanoestructurados y polielectrolitos utilizando este sistema ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NYU Tandon School of Engineering . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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